堅果類產品采后干燥技術研究進展

高軍龍　李童　田瑋

[摘要]堅果類產品采后干燥處理技術是保證堅果品質的重要因素，隨著我國堅果市場的興起，傳統(tǒng)的堅果采后干燥處理技術已經無法滿足該產業(yè)的需求。文章對堅果產業(yè)常用的幾種傳統(tǒng)和新型干燥技術進行了綜述，并分析了影響其干燥效果的主要因素。同時對我國堅果干燥技術的發(fā)展趨勢進行思考與展望，旨在為堅果干燥技術的研究和應用提供參考。

[關鍵詞]堅果;干燥技術;進展

中圖分類號：S664.9 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201909

堅果屬于干果類果實中閉果的一個分類，具有堅硬果皮，內含一?；蚨嗔７N子。常見種類包括核桃、山核桃、板栗、香榧、杏核、開心果、夏威夷果和腰果等。堅果是植物的精華部分，一般含有豐富的營養(yǎng)物質，堅果脂肪含量可達40%以上，其中多為不飽和脂肪酸，如亞油酸、亞麻酸，蛋白質含量多在12%～36%，同時堅果還富含礦物質、維生素、膳食纖維，此外還含有磷脂、多酚和黃酮等功能性成分，對人體生長發(fā)育、益智健腦、預防疾病有極好的功效[1]。

采摘后的新鮮堅果若不進行及時處理就會發(fā)生褐變、腐爛、霉變等現(xiàn)象，不僅會影響產品品質，還會對生產經營者造成巨大的經濟損失。然而受成本及生產效率等因素的影響，目前大部分堅果生產企業(yè)所采用的仍然是較為傳統(tǒng)的自然晾曬干燥方式[2]。為此，探尋一個合適的干燥方式是目前堅果行業(yè)的重點研究課題之一。

1 堅果類產品采后干燥技術研究

文章將堅果類食品干燥方法以技術的新穎性和出現(xiàn)時間為分類依據(jù)，分為傳統(tǒng)干燥方法和新型干燥方法兩種。傳統(tǒng)干燥方法主要有自然干燥方法、熱風干燥方法、火爐烘干法;新型干燥方法主要有遠紅外干燥方法、射頻干燥方法、真空冷凍干燥方法、氣體射流沖擊干燥方法和微波干燥方法。

1.1 傳統(tǒng)干燥方法

1.1.1 自然干燥法

自然干燥即在自然條件下對堅果進行干燥的方法，通常表現(xiàn)為借助太陽的熱能或自然界的風力，使堅果中的水分氣化而達到去除水分的效果。由于自然干燥操作簡單，因此無需設備投入，不受場地限制，成本低廉，很多地區(qū)仍采用這一方法進行干燥。然而，自然干燥的缺點也十分明顯，受天氣影響大，自然干燥的堅果品質不均，產品衛(wèi)生質量較差，故不適用于大規(guī)模商業(yè)化生產[3]。例如王冰等[4]認為采摘后的經過漂洗的鮮核桃含水率高，如果直接在陽光下曝曬，會使核桃出現(xiàn)大量裂縫，對核桃后續(xù)加工產生影響。國外有研究認為，核桃干燥時的氣溫不宜超過43.3℃，溫度過高會使核仁內含的脂肪腐敗，并破壞核仁種皮的天然化合物。高溫導致的核桃仁脂肪酸變質，有時不會立即顯示，而是在貯藏后幾周，甚至數(shù)月后才發(fā)生[5]。

1.1.2 熱風干燥法

熱風干燥法是通過干熱氣流與物料混合，逐漸帶走物料內水分，最終使物料內水分含量降低到一定含量[6]。栗文等[7]研究認為熱風干燥為熱氣流與堅果進行濕熱交換，而濕熱交換分為兩個部分進行。當物料表面水分向熱氣流散去，物料內部水分不斷向表面擴散，從而實現(xiàn)干燥目的。朱德泉[8]等針對山核桃堅果熱風干燥質量難以控制、干后品質差等問題，利用單因素和正交試驗，分析了熱風溫度、裝載量及風速與干燥速率、干燥能耗、干后物料蛋白質保存率、不飽和脂肪酸保存率、感官品質指標綜合分值的關系，確定了山核桃堅果熱風干燥的最佳工藝參數(shù)組合，即熱風溫度為72℃，裝載量為0.08kg，風速為65m/min。王慶惠等[9]為解決核桃采后加工中的熱風干燥問題，設計專用于核桃深層干燥的熱風干燥設備，通過探究在不同溫度、風速和裝料深度條件下核桃的干燥特性得出核桃干燥過程中溫度、風速和裝料深度對核桃的干燥特性均有影響，得到最優(yōu)干燥工藝為溫度45℃，風速1.5m/s，裝料深度1.5m。該研究利用相鄰核桃間形成的縫隙，實現(xiàn)了核桃深層干燥的目的。熱風干燥法因其過程可控，易操作，已被企業(yè)廣泛應用。然而，熱風干燥法干燥時間較長，導致干燥效率低。

1.1.3 火爐烘干法

火爐烘干法是指將漂洗的堅果瀝水后攤放在室內烘烤架上，然后用火爐烘干的方法。而此法對溫度要求較高，需要先將溫度升至30℃左右，開窗除水汽，然后再升溫至40℃左右，關閉天窗，烘烤約10h，定時翻動。支虎明等[10]為有效提高核桃堅果烘烤的質量等級，采用烘烤與自然晾曬對比的方法，開展了核桃堅果仿自然溫度烘烤技術研究。其探究出初始階段溫度≤25℃時，黃褐色水痕斑嚴重度輕于自然晾曬;烘烤過程中，溫度≤30℃，核桃仁顏色與自然晾曬的仁色無明顯區(qū)別。胡伯凱等[11]探究了不同干燥溫度對核桃品質的影響，綜合考慮干燥核桃的品質、貯藏期及生產成本，確定最佳條件為60℃處理核桃15h。雖然火爐烘干法簡單易操作，但是對操作員的工作經驗有一定的考驗。操作員必須對人工烘烤法工藝相當熟悉才能控制好時間和溫度，否則將會導致堅果烘烤不均勻（黃褐色水痕斑多少、果仁顏色深淺）等問題。

1.2 新型干燥技術

1.2.1 遠紅外干燥法

紅外線是一種介于可見光和微波之間的電磁波，其波長在0.76～1000μm。遠紅外線波長在 5.6～1000μm。因為波長較長，所以遠紅外線容易被加熱物體所吸收。被加熱物體吸收遠紅外線后可產生共振現(xiàn)象，引起水分和原子的振動和轉動，從而使被加熱物體的溫度迅速升高[12]。遠紅外加熱是物料內部和表面同時進行的加熱過程，傳熱傳質方向一致[13]。狄建兵等[14]通過比較微波干燥、遠紅外微波聯(lián)合干燥、遠紅外干燥和微波干燥條件下的紅棗水分、總糖、維生素C的變化，發(fā)現(xiàn)遠紅外微波聯(lián)合干燥對總糖含量影響較小。榮瑞芬等[15]采用遠紅外干燥技術干燥核桃，干燥過程中先升溫再降溫，全程共干燥24h，較傳統(tǒng)干燥的核桃干燥時間短、脂肪氧化慢、含水量低。邱麗[16]采用變溫熱風干燥和遠紅外干燥方法來干燥鮮核桃，通過探究兩種干燥方法對核桃的感官品質和不飽和脂肪酸的影響發(fā)現(xiàn)，與恒溫式熱風干燥相比，兩者均能保持核桃品質以及維持貨架期核桃不飽和脂肪酸穩(wěn)定性。遠紅外干燥法設備簡單，操作容易，干燥時間短，有利于連續(xù)化、自動化生產。其缺點是干燥具有方向性，紅外線與物料之間不能有遮蔽物。

1.2.2 射頻干燥法

射頻穿透物體內部時，通過激發(fā)物體內部電離子遷移完成電能向熱能的轉換，最終產生加熱物體的效果[14]。射頻技術在干燥過程中，水分由內向外散發(fā)，表面溫度低于中心溫度，有利于提高干燥速率。將射頻技術這一特性應用于農產品和食品的干燥中，可提高干燥后物料含水率均勻性，從而提高產品質量[17]。射頻干燥法與傳統(tǒng)的干燥方法相比能夠直接穿透物體內部，因而帶來的加熱效果整體性強且均勻。另外，射頻干燥技術能夠使受熱物體含水率具備均勻性，射頻技術在干燥過程中也附帶殺菌效果。但是，射頻技術加熱物體時容易出現(xiàn)熱偏移現(xiàn)象。若物體自身磁場分布或初始溫度不均勻，則會影響加熱的均勻性，這種熱偏移現(xiàn)象可以通過計算機操作避免[18]。為縮短澳洲堅果的干燥時間，提高產品的營養(yǎng)保存率，王云陽[19]通過研究熱風干燥和熱風輔助射頻干燥對澳洲堅果水分擴散系數(shù)、干燥過程中品質變化的影響發(fā)現(xiàn)，與熱風干燥相比，熱風輔助射頻干燥速度高、干燥時間短。

1.2.3 氣體射流沖擊干燥方法

氣體射流沖擊技術是一種新型干燥技術，是將具有一定壓力的加熱氣體，經一定形狀的噴嘴噴出，并直接沖擊到待干燥物料表面的一種加熱新方法。氣體射流沖擊技術由于氣流速度高、流程短、噴嘴距物料的距離較近，氣體在沖擊待干燥物料時在物料表面產生非常薄的氣體邊界層，因此具有較高的傳熱系數(shù)[20]。氣體射流沖擊干燥方法具有干燥時間短，干燥能耗較低，干燥后產品品質完整性較好等特點。趙珂等[21]通過研究不同條件對核桃氣體射流沖擊干燥的影響，發(fā)現(xiàn)風溫和風速對核桃氣體射流沖擊干燥均有影響。其中，風溫的影響較大，風溫越高，水分比下降越快，干燥速率越高，能減少總的干燥時長。風速對于表面水分汽化階段的速率具有一定影響，能夠在這一階段使干燥速率加快。

1.2.4 微波干燥方法

微波加熱運用介電損耗原理，采取整體加熱的方式，通過分子極化和離子導電兩個效應對物料直接進行加熱，實現(xiàn)了加熱迅速、熱效率高、加工品質好等特點[22]。微波干燥技術因具有節(jié)能、高效、清潔、迅速去水分等優(yōu)點，所以能夠高效快速地提高作物干燥和堅果烘炒效率，從而減少時間成本。大多數(shù)堅果的可食用部分都是種子，而種子內部含水量往往大于保護它的外殼，而微波加熱能在不影響口感、營養(yǎng)的前提下去除堅果內水分[23]。微波干燥法是一種高效無污染的加熱方式，具有加熱均勻、迅速、無需化學能源轉換等優(yōu)點，廣泛應用于原料的加熱干燥，并根據(jù)產品特性延伸出微波熱風聯(lián)合干燥、微波真空冷凍聯(lián)合干燥等組合干燥技術。朱德泉等[24]通過優(yōu)化前期微波功率密度、轉換點含水率和后期微波功率密度3個因素，確定了山核桃堅果分段變功率微波干燥的最佳工藝參數(shù)組合，即前期干燥微波功率密度為6.5 kW/kg，轉換點含水率為23.4%（干基），后期干燥微波功率密度為3.3 kW/kg。這一干燥技術數(shù)據(jù)為提高山核桃干果品質、縮短干燥時間和降低干燥能耗提供了理論條件。

2 影響干燥效果的主要因素

堅果屬于農產品，一般成熟在7—10月不等。由于7—10月主要為夏熱高濕環(huán)境，剛收獲的堅果含水率高，需要及時進行脫蒲、干燥等處理，才能保證堅果質量。因此，堅果的采后干燥處理尤為重要。為有效選擇堅果的干燥方式，將影響堅果干燥效果的因素歸納為內因和外因。其中內因主要包括堅果種類、大小、質地以及初始含水率等。一般情況下，不同的堅果種類，在形狀、大小以及質地上存在著較大差異，即使相同的堅果種類，也可能因年份、雨水、氣候、產地等原因大小、質地等不同，從而影響干燥效果。外因包括干燥能量（太陽強度、熱風溫度、電磁強度、微波頻率等）、干燥時間、裝載量、風速等，其中干燥能量是影響干燥效率的主要因素。在傳統(tǒng)干燥方法中，溫度越高，干燥時間越短。但是要注意：新鮮含水率高的堅果不應直接曝曬，防止堅果出現(xiàn)裂縫;雖然干燥時間隨干燥溫度的增加而減少，但是干燥溫度也不可過高，防止因溫度過高出現(xiàn)堅果顏色不均現(xiàn)象。一般來說，干燥時間受干燥溫度影響，干燥溫度把握好，對應的干燥時間也會得以控制。裝載量也是影響干燥效果的主要因素，在傳統(tǒng)干燥方法中，堅果鋪開厚度最好不要超過2層，厚度過高會影響堅果受熱不均勻，從而引起堅果表面顏色不均勻和堅果易變質等問題。在新型的干燥方法中，裝載量對遠紅外干燥方法、射頻干燥法和微波干燥法的干燥效果的影響較大，裝載量過大，紅外線和射線很難穿透物料，從而無法保證物料干燥的均勻性。干燥風速與風溫對干燥效果均有影響，尤其在氣體射流沖擊干燥法中，風溫與風速越大，物料表面水分下降越快，干燥速率越高，干燥時間越短。

3 思考與展望

近年來，堅果產量增加，收貨時間又相對集中，導致采摘后的新鮮堅果不能及時干燥，從而給農戶帶來巨大損失。傳統(tǒng)的干燥技術因干燥時間長、干燥效率低等原因不適合堅果的規(guī)模化干燥。隨著科學技術的發(fā)展，很多新型的干燥技術被提出并且在農產品加工和食品生產領域的應用逐漸深入。隨著人們食品安全意識與對產品品質需求的提高，新型干燥技術在農產品和食品加工業(yè)的應用會有更廣泛的發(fā)展。目前，新型干燥技術在應用于堅果產品的干燥的過程中仍有需要改善提升的地方，實現(xiàn)工業(yè)化生產還面臨不少問題，需要廣大科研人員的不懈努力與奮斗。

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Advances of Drying Technology with Postharvest Nuts

Gao junlong，Li Tong，Tian Wei

（Hangzhou Yaoshengji Food Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310052）

Abstract：The drying technology of post-harvest nuts is an important factor to ensure the quality of nuts. With the rise of China's nut market， the traditional drying technology of post-harvest nuts had unable to meet the needs of the industry. In this paper， several traditional and new drying technologies commonly used in nut industry were reviewed， and the main factors affecting the drying effect were analyzed. At the same time， the development trend of nut drying technology in China was considered and prospected in order to provide reference for the research and application of nut drying technology.

Key Words：nuts，drying technology，prospects